醫用空氣淨化器：空氣淨化技術現狀與發展

一．我國醫院空氣淨化技（jì）術和空氣淨化器（qì）的現狀                                    

    為防止空氣生物性、物理性和化學性汙染可能造成的院（yuàn）內感染和健康問題，不同空氣淨化原理和方法的多（duō）樣性的空氣淨化技術，越來越多地被應（yīng）用到醫院環境的（de）空氣衛生控製。區別（bié）於工業領（lǐng）域的空氣淨化（huà）概念和室內空氣品質的（de）通（tōng）用概念，醫院空氣淨化的核心概（gài）念是消毒殺菌，嚴格控製微生物（wù）汙染。2002年我國頒發了二個（gè）關聯醫（yī）院空氣淨化的標準：1）國標（biāo）《潔淨手術部建築技術規範》[1]；2）部（bù）標（biāo）《消毒技術規範》[2]。由於國標的強製性行政影響力，三甲醫院評審對層流淨化手術室硬件的規定，導致（zhì）這10年來，我（wǒ）國醫院室空氣淨化技術的應用趨勢實（shí）際上是工業空氣淨化技術占了上風，醫（yī）用（yòng）消毒殺菌空氣淨化（huà）技術（shù）處於弱勢。一個典型的實例（lì）是醫院原本普遍熟悉的按空氣細菌數劃分的國標一類環境、二類環境（jìng）的空氣衛生指標和消毒（dú）殺菌衛生（shēng）概念被潛移默化地改變成了（le）以灰塵（chén）數目劃分的百級、千級和萬（wàn）級（jí）的指標和工業淨化概念。搞了淨（jìng）化為什麽還（hái）要消毒殺菌？空氣（qì）細菌數達標，塵粒數也必（bì）須達標嗎？成為醫院院感部門困（kùn）惑和爭論的話題。錯誤的基本概念將（jiāng）導致標準和技術（shù）係統的係列錯誤，將給國家的醫院建設投資和預防感染帶來難（nán）以估計的巨大損失。  

    麻豆网站（men）在選擇不同的醫用空氣淨化技（jì）術前（qián），首先需要弄清楚究竟是（shì）空氣中的微生（shēng）物還是塵粒或化學汙染引發了疾病和感染，弄清楚引起疾病和感染（rǎn）的微生物的（de）繁殖和傳播特性，危害（hài）程度，有針對性地選擇恰當的空氣消（xiāo）毒殺菌淨化（huà）技術。2012年衛生部頒發了（le）《醫院空氣淨化管理規範》[3]，提出了多樣性空氣消毒殺菌（jun1）淨化技術，不同醫院部門的不同空氣淨化方法和空氣淨化消毒主要指標，並把淨化消毒技術作（zuò）為《醫院空氣淨化管理（lǐ）規（guī）範》的最主要的無菌淨（jìng）化技（jì）術，三級過濾（lǜ）的潔（jié）淨技術退為其次，明確了醫院空氣淨（jìng）化的目的，糾正了醫院（yuàn）空氣淨化技術就是高效過濾淨化技術（shù）的錯誤理（lǐ）念（niàn），改變了隻過濾不消毒殺菌的單一工業空（kōng）氣（qì）淨化（huà）模式，為我國醫院空氣淨化技術的科學發（fā）展奠定了標準基（jī）礎。

    源自於（yú）以控製塵埃為目的的電子工業的三級過濾潔淨技術是（shì）實現醫院空氣無菌（jun1）衛（wèi）生多樣性空氣淨化技術的其中一（yī）項空（kōng）氣淨化技術，由於該技術沒有包含醫用空氣淨化技（jì）術所包含的消毒殺菌技術，其缺點和問題在這十年中越來越（yuè）多地暴露出來。三級過濾潔淨技術也是最昂貴的空氣淨化技術。十（shí）年來我國手術部單一采用（yòng）空氣潔淨技術的（de）實踐證明：它的建設的（de）高投入，設備的大空（kōng）間，管理的高能耗和效果的（de）不確（què）定，使得我國大（dà）多數醫療機構建不了（建築層高和空間限製），建不起（投資大），用不起（運（yùn）行成（chéng）本高）和用不好（hǎo）（防止（zhǐ）感染效果（guǒ）差）。2008年和2011年德國和新西蘭的大樣本醫學統計研究[4，5]發（fā）現越是高級別層流淨化（huà），手術感染率越高，引起了世界（jiè）醫學界和淨化界的深刻反思和（hé）質疑淨化的效果。2009年德國政府主管部門就此發表4點公告[6] ，否定了層流（liú）淨化（huà）對（duì）預防手術感染的效果。  


    單純（chún）采用工業淨化標準和技術的製（zhì）藥領域存在（zài）與醫院相同的淨化目的和概念究（jiū）竟是為什麽的問題，10年（nián）來（lái）走了相同的（de）彎路。許多製（zhì）藥企業，盡管已（yǐ）經采用A級空氣（qì）淨化（100級），但（dàn）仍然無法（fǎ）解決無菌生產線合格率低的問題（tí），不得不引進消毒係統，對各（gè）級淨化區天天數小時消毒殺菌（jun1）。


    由於三級過濾空氣（qì）潔淨技術對建築空間的特殊要求，昂（áng）貴造（zào）價，我國90多萬個醫療機構的絕大多數病房、診所、治療室和手術室幾乎沒有可能采用這一技術來實現空氣（qì）衛生品質，甚至有的醫院對（duì）已經建成的淨化手術室和ICU，取消了空氣三級過濾淨化，重新（xīn）開窗，安裝（zhuāng）空氣消毒機和分（fèn）體空調。醫療機構對空氣淨化市場（chǎng）的需求是巨大（dà）的，客觀存在的，結果（guǒ）近10年來世（shì）界上湧現出的以消毒殺菌技術為核心的（de）新的多樣（yàng）性醫用空氣衛生淨化技術，包括2002年《消毒（dú）技術規範（fàn）》推薦（jiàn）的紫外燈（dēng）照射、循環風紫外線和靜（jìng）電吸附（fù）淨化技（jì）術，以及近幾年出現（xiàn）的光催化殺菌淨化技術，複合淨化技術（shù）和低溫（wēn）等離子殺菌淨化技術與均已被廣泛（fàn）地應用到我國醫療機構的（de）空氣衛（wèi）生控製。這些淨化技術被商家（jiā）衍生出五花八門的空氣淨化產品和工程裝置，另人眼花（huā）繚亂，由於（yú）缺乏產品標準和衛生工（gōng）程標準監管，目前處於無序發展狀態，醫院使用（yòng）部門難以（yǐ）適當選配。

    有的省級醫（yī）院的新建（jiàn）病（bìng）房大樓（lóu），在所有的病（bìng）房（fáng）均設置靜電吸附空氣淨化器，如河南省人民醫院。有（yǒu）的醫院在重點科（kē）室全部采用紫外線循環風殺菌裝置，如南京八一醫院肝移植病（bìng）區。但是非三級過（guò）濾空（kōng）氣（qì）淨化技術產品的空（kōng）氣淨化性能不同（tóng）廠家差別很大，甚至有的空氣淨化器幾乎完全（quán）無效，並危害健康。有的存在安全隱患和氣體汙染，已有報道因室內（nèi）空氣淨化器失火引起病人死亡。國家目前還沒（méi）有可有效指導市場走（zǒu）向的空氣淨化產品設計、製造和（hé）應（yīng）用的規範與指南。

    淨（jìng）化是手段，衛生是目的。三（sān）級過濾空氣潔淨技術隻是（shì）空（kōng）氣衛生（shēng）淨化技術的一項技術，以衛（wèi）生為目（mù）的的適合不同醫療環境的多樣性的空氣衛生技術（shù）才是我國醫療保健機構空氣淨化技術的正確發（fā）展（zhǎn）方（fāng）向。本文依據筆者和國外的研究，特別是美國環保署的《家（jiā）用空氣淨化器指南》[7，8]，就我（wǒ）國目前市場上的各種淨化技術和產品的基本（běn）原理，效果（guǒ）和適用場（chǎng）所做一個資料性介紹與探討，希望有助於（yú）正確設計和選擇醫院空氣淨化工程係統和產品。

二．減少醫院空氣汙染（rǎn）的三種方法


減少室內空氣（qì）汙染濃（nóng）度（dù）的三種基本方法是汙染源控製、通風和淨化空氣。


汙染源控製


指消除個別汙染物的源頭，或減少其排放。這通常是減少汙染（rǎn）物最有效最（zuì）經濟的方法。引起醫院（yuàn）院內感（gǎn）染和呼吸道疾病擴散的空氣微生物汙染源，通常可以在源頭被控製。例如，手術室的（de）空氣微生物（wù）汙染（rǎn）源主要是手（shǒu）術組人員散發的微生物，可以通過使用隔離微生物擴散的隔（gé）離手術（shù）服（fú）和（hé）局部動態空氣殺菌淨化裝置有效控製（zhì）（圖（tú）1和圖2）。傳染病房的來自病人自身的呼（hū）吸道（dào）和接觸性傳染微生物（wù），可以通過病房無菌環境建（jiàn）築隔離、氣流組（zǔ）織通風設計和（hé）動態（tài）消毒係統使微生物傳染源（yuán）被控製在床位和房間（jiān）局（jú）部範圍內。

通風

   通常應對（duì）生物和化學汙染風險的最佳方式是控製、消滅汙染（rǎn）源，並引入室外清潔空氣，保持通風。但天氣條件（jiàn）、或室（shì）外空氣（qì）受汙染，可能會限製通風。

   通過滲透、自然通風、或機械通風的方式（圖3），將室外空氣帶入室內，使整個建築換氣，並將（jiāng）受（shòu）汙染的空氣排出（chū）室外（wài）。盡管會受限於天氣狀況，但這種方（fāng）法可以有效去除或稀釋（shì）室內氣載汙染物，從（cóng）而降低汙染水平，改善室內空氣衛生質量（IAHQ）。在2003年SARS期間，最有效的預防SARS擴散的方法就是通風。廣東地區的（de）醫院建築風格注重自然通風，結果SARS傳染病的控製效果比采用密閉中央空調的（de）香港（gǎng）醫院和注重密閉保溫（wēn）的北京醫院好得多，沒有（yǒu）發生SARS傳染病在醫院大規模爆發，甚至廣（guǎng）州的一些收治SARS病人的（de）醫院的醫護人（rén）員感染率為“零”。

    反到是鍾南山教授所在的廣州醫學院第一附屬醫（yī）院的新建萬級淨（jìng）化ICU，收治了SARS病人，由於密閉（bì）循環通風和高效過濾器對直徑隻有0.1微米的SARS病毒（dú）濾除效果有限，結果幾乎全部醫護人員均被感染。而廣東省人（rén）民醫院的傳染科病房，也收治了許（xǔ）多（duō）SARS病人，但采用開窗自然通風和負壓氣流（liú）控製，無一（yī）例感染（rǎn）。SARS傳（chuán）染病爆發過後，鍾南山教授總結治療（liáo），提出麻豆网站應該反思這種（zhǒng）淨化模式。

   對用於通風（fēng）的室外空氣應給予衛（wèi）生評估。這些室外空氣的質量應在可以（yǐ）接受的範圍內，且包含的汙染物和濃度不得超（chāo）過在室內條件下被認為不可（kě）接受或有害的水平。如果室外存在汙染源或存在氣（qì）候問題，使用（yòng）通風減少室內的汙染物時，應進行細致的評估。

空氣淨化

       在通風方法無法充分處理室內空氣汙染時，空氣淨化裝置就有了用武之地。空氣過濾器和其（qí）它空（kōng）氣淨化裝置就是用於清除（chú）室內空氣中的（de）汙染物的。這些裝置有些可裝於醫院（yuàn）中央暖通空調（HVAC）係統的管道中或送回風末端，清潔整所房子的空氣。壁掛式和便攜式房間空氣淨化器可用於清潔一間（jiān）房間的（de）局部區域，但不能有效地（dì）淨化整個房間的空氣。此外，這類房間空（kōng）氣淨化（huà）器受到風機噪（zào）聲的（de）限製，淨化空氣輸出率有限。


2012年衛生部頒發的《醫院空氣淨化管理規範》提出了六（liù）種非自然通風醫院（yuàn）環境空氣淨化方法：


1）集中空調通風係（xì）統（tǒng）（含淨化消毒（dú）裝置）；


2）空氣（qì）潔淨技術；


3）循環風（fēng）紫外線消（xiāo）毒器；


4）靜電吸附式空氣消毒器；


5）紫外燈照射消毒；


6）能使消（xiāo）毒後（hòu）空氣中的細菌總數≤4/15 CFU /5min.直徑9cm平皿)其他空氣消毒產品;


     《醫院空氣淨化管理規範》的頒發，是我國醫院空（kōng）氣淨化技術發展的重要裏程碑，將（jiāng）規範和指導我國醫療保健市場空氣衛生技術的科學發展。目前，淨化界的大多數（shù）工程（chéng）技術人員（yuán），還不太了解除三級過濾空氣潔淨技（jì）術外的其它5項醫院常用的多樣性（xìng）的以消毒殺菌為核心的空氣衛生淨化技術。暖通和淨化界需（xū）要學習《醫院空氣淨化管理規範》，了解和掌握以消毒殺菌為核心的空（kōng）氣（qì）衛生工程淨化技術（shù）。淨化是手（shǒu）段，衛（wèi）生是目的。將（jiāng）多樣性空氣消毒殺菌技術轉（zhuǎn）變為與建築工程（chéng）結合的衛生工程技術，是我國醫療保健機構建設發展的時代需要。


三．空氣淨化技術和空氣淨化器信息


    空氣淨化裝（zhuāng）置可按其設計用於清除（chú）的汙染物的種類（顆（kē）粒、氣態汙染物）分類。    


    按所需控製（zhì）空氣汙染物的種類（lèi），可將空氣淨化器分類（lèi）為：


1）空氣顆粒淨化器；


2）空氣化學和氣（qì）味（wèi）淨化器；


3）空氣生（shēng）物淨（jìng）化器（qì）。


   按（àn）空（kōng）氣淨化裝置（zhì）的淨化原理（lǐ）可將空氣淨（jìng）化器分為二類：


1）稀釋法空氣淨化器，即通（tōng）過（guò）空氣淨化器輸出一定量的淨化（huà）空氣，稀釋房間汙染空氣，達到一定空氣淨化效果。高流量的空氣淨化器（qì）對應高潔（jié）淨的（de）室內空氣環境。如層流技術是最高標準的稀釋法淨化技術，通（tōng）過幾百次換氣和定向氣流流動稀（xī）釋空氣汙染，達到稀釋法最（zuì）高的空（kōng）氣（qì）淨化（huà）效（xiào）果。


2）濃度法（fǎ）空氣淨化器，即使所控製環境空氣中具有淨化空氣效果的物理或化（huà）學（xué）因子達到一定（dìng）濃度，以實現空氣淨化。如臭氧空氣淨化器和離子空氣淨化器。濃度法空氣淨化（huà）器的淨化效（xiào）果與空氣淨化因子的濃度有關，與流量關聯小（xiǎo），高濃度的室內空氣淨（jìng）化因子對應高淨（jìng）化的房間空氣。如高濃度的負（fù）離子空（kōng）氣環境，對應（yīng）高度無菌和清新的室內空氣環境。顯然，采用空氣淨化濃度法（fǎ）比稀釋法可以顯著減（jiǎn）少運行能耗和（hé）建設投資，並且對目標環境的建築空間（層高，機房）幾乎沒有要求。


有兩種空氣（qì）淨化裝置可以清（qīng）除空氣中的顆粒：機械空氣過濾器（qì）和電子空氣淨化（huà）器。


機械空氣過濾器


    如（rú）高效微粒空氣過濾器（HEPA），其過濾材料（liào）可以捕獲顆粒，從而將之從空氣中（zhōng）清除。大多數機械空氣過濾器長於捕獲尺寸較大的氣載顆粒，如灰塵、花粉、某些黴菌（jun1）孢子、動物毛屑，以及含有（yǒu）塵蟎、蟑螂過敏原的顆粒。但是因為這些顆粒沉積速度較快，機械空氣過濾器並不能很好地將它們從室內完全清除出（chū）去。對於可能引起醫院呼吸道傳染病爆（bào）發的病毒微粒，由於其尺寸微小（0.003~0.06微米），高效過濾器（≥0.3um,99.997%過濾效率）難以有效地濾除病毒氣溶膠。國標《潔（jié）淨（jìng）室級相關受控環境》（ISO14644國際標準）[9]（表1）給出的5級潔淨（jìng）空氣環（huán）境（100級）的≥0.3微（wēi）米顆粒的允許數目為≤3500個/m3;但對（duì）於0.1微米顆粒的允（yǔn）許數量高達≤100000個/m3。對應1000級，≤0.1微米的允（yǔn）許顆粒數為1000000個/m3。由此可見,對於比0.1微米尺寸更小的（de）病毒,高效過濾器的濾除效率非常有限,需要采取消毒殺菌淨化技術才能有效控（kòng）製。

    美國已經開發出（chū）數種標準方法用於測量安裝在暖通空調係統內的不同類型的空（kōng）氣過濾器的過濾效率。應用這些方法可以比較不（bú）同公司生產的空氣（qì）過濾的性（xìng）能。美國采暖製冷（lěng）與空調工程師協（xié）會（ASHRAE）與美國（guó）環境科學和技（jì）術學會（IEST）已經發布了數項空（kōng）氣過濾器評級推薦性標（biāo）準。


   評估顆粒去除效率有4種標準方法：計重法、大（dà）氣塵比色效率（lǜ）法、鄰苯二甲酸（suān）二辛酯（DOP）穿（chuān）透率法、和粒度過濾效率（PSE）法


計重法（定義見ASHRAE標準52.1-1992）[10]，


   一般用於評估過濾（lǜ）最大（dà）、最重顆粒的低效（xiào）過濾器。這些過濾器通常用於（yú）風道和空調係統中，保護受控環境內的裝（zhuāng）置，或用作上遊過濾器保護（hù）效率更（gèng）高的過濾器。運用該方法時，將人造塵埃送（sòng）入（rù）空氣淨化器中，按過濾器濾（lǜ）掉（“阻擋”）的塵埃重量計算比例。計重法在評估對較小的（de）可（kě）吸入（rù）顆粒（lì）物的過濾效率時作用有（yǒu）限，因為測試所用的顆粒一般（bān）大於可被吸入（rù）肺部深（shēn）處的顆粒，如（rú）PM2.5。


大氣塵比色效率法（定義亦見ASHRAE標準52.1-1992）[11]


   一般用於（yú）評（píng）測（cè）中效過濾器過濾能玷（diàn）汙牆（qiáng）壁及其它室內表麵的細微氣載塵埃顆粒的效率。將自然產生（shēng）的大（dà）氣塵埃（āi）送入空氣淨化器中，檢測其降（jiàng）低幹淨的目標（biāo）紙受玷（diàn）汙情況的能力，以此確定淨（jìng）化器過濾（lǜ）空氣中顆粒的能力（lì）。


DOP滲透率法（fǎ）[12]


   見IEST-RP CC001.4檢測方法，用於評估真（zhēn）正的高效微粒空氣過濾（lǜ）器。由均一直徑0.3pm的顆粒形（xíng）成的DOP氣溶膠送入過濾器（qì）。通過檢測過濾器的上流和下流測得的濃度決定過濾器的效率，或者說是檢測由（yóu）過濾器濾（lǜ）掉的（de）顆粒的百分比。


PSE法[13]


   見ASHRAE標準52.2-2007，是（shì）通過逐步加大人造塵埃的量，檢查過濾器過濾（lǜ）特定粒度的顆粒（lì）的（de）綜合最小效率。PSE法並不排除使用DOP滲（shèn）透率法和計重法。初效過濾器（qì）之（zhī）類極（jí）低效的空（kōng）氣過濾器仍必須按計重法檢測。綜合（hé）最（zuì）小效率值的平均值用於確定（dìng）空氣（qì）淨化器的最低效率報告值（MERV）。MERV值最低為1,最高為20。 


   ASHRAE標準52.1.1992《全麵通（tōng）風中過濾（lǜ）顆粒物的空氣淨化裝置檢測方法中的重量與比色分析程序》已於2009年撤銷。該標準的內容現已並（bìng）入ANSI/ASHRAE標準52.2《全麵通風用空氣淨化裝置過濾效率粒度檢測法》附錄B中。該 附（fù）錄規定計算過濾器的計重效率時，應使用最低效率報告值（MERV）1-4，計算過濾器的大氣（qì）塵比色效率時，使用MERV值為5-16。表2為（wéi）美國環保（bǎo）署（shǔ）《》ASHRAE標準的過（guò）濾器最低效（xiào）率報告值（MERV）和（hé）應用範圍。工程界選擇過濾器，應根據（jù）使用目的和能效比（bǐ）選擇不同效率的過濾器。


   例如，使用目的（de）是控製微生物（wù），所選擇的終過濾器可（kě）以是MERV14-MERV16，既中效到高中效過濾器。

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